Секвенирование без ПЦР снижает погрешность в оценке биоразнообразия

Секвенирование ДНК-штрихкодов без амплификации ДНК с помощью ПЦР решает проблему ложноположительных результатов, которые могут завышать оценки биоразнообразия. Это показало исследование, опубликованное в открытом журнале GigaScience. Метод, испытанный на смешанной пробе насекомых, также позволяет быстро и экономично оценивать биомассу.

Полевые образцы часто слишком малы для прямого секвенирования. Традиционно для решения этой проблемы ДНК из образца амплифицируют с помощью множества циклов ПЦР. Однако этот процесс сильно зависит от химических и физических свойств каждой молекулы ДНК, что может приводить к избирательной амплификации одних последовательностей больше, чем других.

Исследователи из BGI и China National GeneBank-Shenzhen разработали метод меташтрихкодирования по гену COI, который использует обогащение митохондриальной фракцией до экстракции ДНК, а не ПЦР. Это обеспечивает достаточную концентрацию ДНК для точного сверхглубокого секвенирования нового поколения.

Метод успешно протестировали на 69 членистоногих, собранных в субтропическом Китае. Он смог правильно сопоставить насекомых с референсными образцами, не создавая ложноположительных результатов, характерных для традиционных методов. Ложноположительные результаты — главная причина завышения оценок биоразнообразия. Несколько проб от насекомых длиной менее 5 мм содержали слишком мало материала для работы этого метода.

Анализ также позволил идентифицировать бактерии в образцах, включая два штамма Wolbachia (частый симбионт насекомых), а также Legionellaceae и Bartonellaceae, которые могут вызывать заболевания у людей. Кроме того, была обнаружена ДНК представителя отряда Lepidoptera (бабочки и мотыльки), хотя его не было в исходной смеси насекомых. Предполагается, что она попала либо из кишечника насекомого-хищника, либо из необнаруженного фрагмента или яйца.

Комментируя потенциал метода для оценки биоразнообразия, руководитель исследования доктор Синь Чжоу отметил: «Мы также обнаружили, что «объём» секвенирования (количество нуклеотидов) сильно коррелирует с общей биомассой вида в смешанном образце. Благодаря возможности точнее, чем традиционное ПЦР-секвенирование, определять как виды, так и биомассу каждого вида, этот метод может произвести революцию в исследованиях биоразнообразия и биомониторинге».